DE102009058306A1 - Electrical current detection device for use in low-voltage switching device, has evaluation unit with sockets and sensor with pins for signal transmission between sensor and evaluation unit, where sockets are designed as clamping plates - Google Patents

Electrical current detection device for use in low-voltage switching device, has evaluation unit with sockets and sensor with pins for signal transmission between sensor and evaluation unit, where sockets are designed as clamping plates Download PDF

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Abstract

The device has a current sensor (1) arranged in a flow path for detecting current flowing through the flow path. An electronic evaluation unit (2) receives and evaluates signals of the current sensor and generates an output signal. The evaluation unit has sockets (4) and the current sensor has pins (3) for signal transmission between the current sensor and the evaluation unit, where the sockets are designed as clamping plates. The pins are inserted into the sockets through a calking process after fixing the sensor and the evaluation unit in a housing.

Description

Die Erfindung betrifft eine elektronische Stromerfassungseinrichtung in einem Niederspannungsschaltgerät, aufweisend zwei Baugruppen mit einem Stromsensor, der an einer Strombahn angeordnet ist und der den Strom, der durch die Strombahn fließt, erfasst, und mit einer elektronischen Auswerteeinheit, welche die Signale des Stromsensors empfängt, auswertet und zu einem Ausgangssignal generiert.The invention relates to an electronic current detection device in a low-voltage switching device, comprising two modules with a current sensor which is arranged on a current path and which detects the current flowing through the current path, and with an electronic evaluation unit, which receives the signals of the current sensor evaluates and generated an output signal.

Hierzu ist aus dem Stand der Technik bekannt, dass die elektrische Verbindung des Stromsensors zu einer Schutzeinheit auf unterschiedliche Art und Weise vorgenommen werden kann. Der Stromsensor umfasst normalerweise einen Strommesstransformator, dessen Primärwicklung durch den Phasen- oder Neutralleiter gebildet ist, und dessen sekundäre Wicklung mittels elektrischer Ausgangsanschlüsse mit der Schutzeinheit, beispielsweise des Unterbrecherschalters elektrisch verbunden ist. Gemäß einem ersten herkömmlichen Ansatz ist der Strommesstransformator mit einer elektronischen Schnittstellenkarte verbunden, welche wiederum elektrisch mit dem Eingangsabschnitt der Schutzeinheit verbunden ist. In der Praxis ist der Strommesstransformator auf der elektronischen Schnittstellenkarte befestigt und die elektrischen Ausgangsanschlüsse des Transformators, welche mit der sekundären Wicklung davon verbunden sind, sind an Leiter gelötet, die auf der elektrischen Schnittstellenkarte gebildet sind. Diese Leiter sind mittels gelöteter Kontaktstellen oder geeigneter Verbinder mit den elektrischen Anschlüssen des Eingangsabschnitts der Schutzeinheit elektrisch verbunden.For this purpose, it is known from the prior art that the electrical connection of the current sensor to a protection unit can be made in different ways. The current sensor normally comprises a current sink transformer whose primary winding is formed by the phase or neutral conductor, and whose secondary winding is electrically connected by means of electrical output terminals to the protection unit, for example the breaker switch. According to a first conventional approach, the current measuring transformer is connected to an electronic interface card, which in turn is electrically connected to the input portion of the protection unit. In practice, the current sink transformer is mounted on the electronic interface board and the electrical output terminals of the transformer connected to the secondary winding thereof are soldered to conductors formed on the electrical interface card. These conductors are electrically connected to the electrical connections of the input section of the protection unit by means of soldered contact points or suitable connectors.

Ein weiterer alternativer Ansatz besteht darin, geeignete elektrische Kabel an die elektrischen Ausgangsanschlüsse des Transformators zu löten und durch Löten oder mittels geeigneter Verbinder die elektrischen Kabel direkt mit den elektrischen Anschlüssen des Eingangsabschnitts der Schutzeinheit zu verbinden.Another alternative approach is to solder suitable electrical cables to the electrical output terminals of the transformer and to connect the electrical cables directly to the electrical terminals of the input section of the protection unit by soldering or by means of suitable connectors.

Dazu geht aus der EP 1 386 338 B1 ein elektrischer Pol für einen automatischen Niederspannungsunterbrecherschalter hervor, der einen festen Kontakt und einen beweglichen Kontakt umfasst, welche mit Bezug aufeinander gekoppelt/entkoppelt werden können, wobei der feste Kontakt elektrisch mit einem Phasenleiter verbunden ist. Der elektrische Pol umfasst weiterhin eine Sensoreinheit, die einen ersten Abschnitt aufweist, welcher einen Stromsensor beherbergt. Der Stromsensor ist dem Phasenleiter zugeordnet, wobei der Stromsensor Sensorsignale erzeugt, die der Intensität des elektrischen Stroms entsprechen, welcher durch den Phasenleiter fließt. Die Sensoreinrichtung ist elektrisch mit einer Schutzeinheit des automatischen Unterbrecherschalters verbunden, wobei die Schutzeinheit geeignet ist, die Sensorsignale zu empfangen und Steuersignale für Aktuationsmittel zu erzeugen, welche operativ mit dem beweglichen Kontakt verbunden sind. Die Sensoreinheit umfasst ferner einen Eingangsabschnitt, welcher mit einem oder mehreren elektrischen Eingangsanschlüssen versehen ist. Zudem umfasst die Sensoreinheit einen zweiten Abschnitt, welcher fest mit dem ersten Abschnitt verbunden ist und mit einem oder mehreren elektrischen Ausgangsanschlüssen versehen ist, welche elektrisch mit dem Stromsensor verbunden sind, wobei der zweite Abschnitt Verbindungsmittel umfasst, welche angepasst sind, den zweiten Abschnitt mechanisch an den Eingangsabschnitt der Schutzeinheit zu koppeln. Der zweite Abschnitt weist ein erstes Verbinderelement auf, welches eine oder mehrere Führungswände umfasst, die dazu geeignet sind, mechanisch die direkte elektrische Verbindung zwischen den elektrischen Ausgangsanschlüssen des zweiten Abschnitts und den elektrischen Eingangsanschlüssen des Eingangsabschnitts in einer Steckverbindungsweise zu führen.This goes from the EP 1 386 338 B1 an electrical pole for a low-voltage breaker automatic switch comprising a fixed contact and a movable contact which can be coupled / decoupled with respect to each other, the fixed contact being electrically connected to a phase conductor. The electrical pole further comprises a sensor unit having a first portion housing a current sensor. The current sensor is associated with the phase conductor, the current sensor generating sensor signals corresponding to the intensity of the electrical current flowing through the phase conductor. The sensor means is electrically connected to a protection unit of the automatic breaker switch, the protection unit being adapted to receive the sensor signals and to generate control signals for actuation means operatively connected to the moveable contact. The sensor unit further comprises an input section which is provided with one or more electrical input terminals. In addition, the sensor unit comprises a second portion which is fixedly connected to the first portion and is provided with one or more electrical output terminals which are electrically connected to the current sensor, wherein the second portion mechanically comprises connecting means which are adapted to mechanically engage the second portion to couple the input section of the protection unit. The second portion has a first connector element that includes one or more guide walls that are adapted to mechanically direct the direct electrical connection between the electrical output terminals of the second portion and the electrical input terminals of the input portion in a plug-in manner.

Die im Stand der Technik beschriebene Lösung für eine elektrische Verbindung zwischen einem Stromsensor und einer elektronischen Auswerteeinheit ist konstruktiv sehr aufwändig und erfordert eine Anpassung an das jeweilige elektrische Anbindungssystem.The solution described in the prior art for an electrical connection between a current sensor and an electronic evaluation unit is structurally very complex and requires an adaptation to the respective electrical connection system.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demgemäß darin, eine elektronische Stromerfassungseinrichtung mit einem Stromsensor und einer elektrischen Auswerteeinheit zu schaffen, bei welcher die elektronische Anbindung zwischen Stromsensor und elektronischer Auswerteeinheit auf konstruktiv einfache Weise und für unterschiedliche elektrische Anbindungssysteme einsetzbar bewerkstelligt ist.The object of the present invention is accordingly to provide an electronic current detection device with a current sensor and an electrical evaluation unit, in which the electronic connection between the current sensor and electronic evaluation unit is accomplished in a structurally simple manner and used for different electrical connection systems.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung wird durch eine Stromerfassungseinrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Aus- und Weiterbildungen, welche einzeln oder in Kombination eingesetzt werden können, sind der Gegenstand der abhängigen Ansprüche.The object of the present invention is achieved by a current detection device having the features of patent claim 1. Advantageous embodiments and developments, which can be used individually or in combination, are the subject of the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine elektronische Stromerfassungseinrichtung in einem Niederspannungsschaltgerät gelöst, aufweisend zwei Baugruppen mit einem Stromsensor, der an einer Strombahn angeordnet ist und der den Strom, der durch die Strombahn fließt, erfasst, und mit einer elektronischen Auswerteeinheit, welche die Signale des Stromsensors empfängt, auswertet und zu einem Ausgangssignal generiert. Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, dass zur Signalübertragung zwischen Stromsensor und elektronischer Auswerteeinheit an einer der beiden Baugruppen Stifte angeordnet sind, und an der anderen Buchsen.According to the invention this object is achieved by an electronic current detection device in a low-voltage switching device, comprising two modules with a current sensor which is arranged on a current path and which detects the current flowing through the current path, and with an electronic evaluation unit, which detects the signals of the current sensor receives, evaluates and generates an output signal. The invention is characterized in that pins are arranged for signal transmission between the current sensor and the electronic evaluation unit on one of the two modules, and on the other sockets.

An der erfindungsgemäßen elektronischen Stromerfassung in einem Niederspannungsschaltgerät sind in der Regel zwei Komponenten beteiligt. Dies ist zum Einen der Stromsensor, der beispielsweise als Stromwandler ausgebildet sein kann, der in der Nähe oder direkt an einer Strombahn, insbesondere an einer Hauptstrombahn angeordnet ist und der den Strom, der durch die Strombahn fließt, erfasst. In Abhängigkeit von der Höhe des Stroms erzeugt diese ein Signal, das einer Auswerteeinheit zur Verfügung gestellt wird. Die zweite Komponente bildet eine elektronische Auswerteeinheit, die beispielsweise als Flachbaugruppe ausgebildet sein kann. Diese empfängt die Signale des Stromsensors, wertet sie aus und generiert ein Ausgangssignal. Dieses Ausgangssignal könnte zum Beispiel ein Auslösebefehl an das Schaltschloss in einem Leistungsschalter sein, wenn auf Grund der Signalauswertung ein Überstrom festgestellt wird. Beide Komponenten werden erfindungsgemäß durch die Stifte beziehungsweise Buchsen zum Zweck der Signalübertragung elektrisch und mechanisch miteinander verbunden. As a rule, two components are involved in the electronic current detection according to the invention in a low-voltage switchgear. On the one hand, this is the current sensor, which can be designed, for example, as a current transformer which is arranged in the vicinity or directly on a current path, in particular on a main flow path, and which detects the current which flows through the current path. Depending on the magnitude of the current, this generates a signal which is made available to an evaluation unit. The second component forms an electronic evaluation unit, which may be formed, for example, as a printed circuit board. This receives the signals from the current sensor, evaluates them and generates an output signal. This output signal could be, for example, a tripping order to the switching mechanism in a circuit breaker if an overcurrent is detected due to the signal evaluation. Both components are inventively electrically and mechanically connected by the pins or sockets for the purpose of signal transmission.

Erfindungsgemäß sind sowohl der Stromsensor als auch die Flachbaugruppe jeweils für sich im Gehäuse des Niederspannungsschaltgeräts mechanisch fixiert. Es ist vorgesehen, die einzelnen Baugruppen massiv im Gehäuse zu fixieren und ihren jeweiligen Schnittstellen zuzuordnen. Beispielsweise werden der Stromwandler der Hauptstrombahn und die Flachbaugruppe der Auslöseeinheit den Bedienteilen entsprechend exakt zugeordnet.According to the invention, both the current sensor and the printed circuit board are each mechanically fixed in the housing of the low-voltage switchgear. It is intended to fix the individual modules solid in the housing and assign their respective interfaces. For example, the current transformer of the main flow path and the printed circuit board of the trip unit are assigned to the control units exactly.

In einer besonderen Ausführungsform ist vorgesehen, dass der Stromwandler die Stifte aufweist. Diese Stifte dienen der Signalübertragung.In a particular embodiment, it is provided that the current transformer has the pins. These pins are used for signal transmission.

Vorzugsweise ist außerdem vorgesehen, dass die elektronische Auswerteeinheit als Flachbaugruppe ausgebildet ist und die für die Stifte vorgesehenen Buchsen aufweist. Diese Buchsen sind vorzugsweise als Schneidklemmen ausgebildet.Preferably, it is also provided that the electronic evaluation unit is designed as a printed circuit board assembly and provided for the pins jacks. These sockets are preferably designed as insulation displacement terminals.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass nach dem Befestigen der Baugruppen im Gehäuse die Stifte durch einen Biegeprozess beziehungsweise durch einen Verstemmprozess in die Buchsen einführbar sind. Durch den Verstemmvorgang werden neben der mechanischen Anbindung gleichzeitig auch eine elektrische Verbindung und ein Toleranzausgleich vorgenommen. Der Prozess lässt sich sehr leicht automatisieren. Durch die abgeknickte Form der Stifte nach dem Verstemmvorgang haben die Stifte in allen drei Koordinatenachsen federnde Eigenschaften und können Relativbewegungen der beiden Komponenten abfedern. Das heißt, durch den einfachen Biegevorgang, der sich sehr leicht automatisieren lässt, werden gleichzeitig elektrische Kontaktierung, Toleranzausgleich und Flexibilität zwischen den Komponenten hergestellt. Damit verbunden ist zudem eine Kosteneinsparung, da keine flexiblen Leitungen und keine mechanisch massiven Stecksysteme benötigt werden.According to the invention, it is further provided that after the mounting of the modules in the housing, the pins can be inserted into the sockets by a bending process or by a caulking process. By caulking in addition to the mechanical connection at the same time an electrical connection and a tolerance compensation made. The process is very easy to automate. Due to the bent shape of the pins after Verstemmvorgang the pins have resilient properties in all three coordinate axes and can absorb relative movements of the two components. That is, the simple bending process, which is very easy to automate, simultaneously electrical contacting, tolerance compensation and flexibility between the components are produced. This is associated with a cost savings, since no flexible cables and no mechanically massive connector systems are needed.

Erfindungsgemäß ist weiterhin vorgesehen, dass die Stifte nach dem Biegeprozess vorzugsweise einen Winkel von 90° aufweisen. Beim Montieren der beiden Baugruppen im Gehäuse des Niederspannungsschaltgeräts werden die Stifte in die Nähe der Buchsen gebracht. Sind die beiden Baugruppen ausreichend im Gehäuse befestigt, so werden die Stifte in die Buchsen hineingebogen. Die elektrische Verbindung ist so hergestellt.According to the invention it is further provided that the pins preferably have an angle of 90 ° after the bending process. When mounting the two assemblies in the housing of the low-voltage switchgear, the pins are brought close to the sockets. If the two assemblies are sufficiently secured in the housing, the pins are bent into the sockets. The electrical connection is made this way.

Die erfindungsgemäße elektronische Stromerfassungseinrichtung aus Stromsensor und elektronischer Auswerteeinheit bietet den Vorteil, dass die elektrische Anbindung aus Stiften und Buchsen montagefreundlich ist und leicht zu automatisieren. Zudem besteht ein Toleranzausgleich durch die abgeknickte Form der Stifte nach dem Verstemmvorgang. Die Stifte weisen dadurch in allen drei Koordinatenachsen federnde Eigenschaften auf und können so Relativbewegungen der beiden Komponenten abfedern.The electronic current detection device of current sensor and electronic evaluation unit according to the invention offers the advantage that the electrical connection of pins and sockets is easy to install and easy to automate. In addition, there is a tolerance compensation by the bent shape of the pins after caulking. As a result, the pins have resilient properties in all three coordinate axes and can thus cushion relative movements of the two components.

Weitere Vorteile und Ausführungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Zeichnung erläutert.Further advantages and embodiments of the invention will be explained below with reference to embodiments and with reference to the drawing.

Dabei zeigen schematisch:Here are shown schematically:

1 in einer perspektivischen Darstellung zwei Baugruppen vor der elektrischen und mechanischen Anbindung durch Stifte und Buchsen; 1 in a perspective view of two modules before the electrical and mechanical connection by pins and sockets;

2 in einer perspektivischen Darstellung zwei Baugruppen nach der elektrischen und mechanischen Anbindung durch Stifte und Buchsen mittels Biegeprozess. 2 in a perspective view of two assemblies after the electrical and mechanical connection by pins and bushes by means of bending process.

1 zeigt zwei Baugruppen aus Stromsensor 1 und elektronischer Auswerteeinheit 2 vor der elektrischen und mechanischen Anbindung durch Stifte 3 und Buchsen 4. Die elektrische Auswerteeinheit 2 ist vorzugsweise als Flachbaugruppe ausgebildet. Die Buchsen 4 sind vorzugsweise auf der als Flachbaugruppe ausgebildeten elektrischen Auswerteeinheit 2 angeordnet. Die Buchsen 4 sind vorzugsweise als Schneidklemmen ausgebildet und so angeordnet, dass die Stifte 3, die vorzugsweise am Stromsensor 1 angeordnet sind, nach dem Verstemmprozess in die Buchsen 4 greifen. 1 shows two assemblies of current sensor 1 and electronic evaluation unit 2 before the electrical and mechanical connection by pins 3 and jacks 4 , The electrical evaluation unit 2 is preferably designed as a printed circuit board. The sockets 4 are preferably on the designed as a printed circuit board electrical evaluation unit 2 arranged. The sockets 4 are preferably designed as insulation displacement terminals and arranged so that the pins 3 , preferably at the current sensor 1 are arranged, after the Verstemmprozess in the jacks 4 to grab.

In 2 sind die zwei Baugruppen aus Stromsensor 1 und elektronischer Auswerteeinheit 2 nach der elektrischen und mechanischen Anbindung durch die Stifte 3 und die Buchsen 4 gezeigt. Vorzugsweise weisen die Stifte 4 nach dem Verstemmprozess einen Winkel von 90° auf.In 2 are the two assemblies of current sensor 1 and electronic evaluation unit 2 after the electrical and mechanical connection through the pins 3 and the jacks 4 shown. Preferably, the pins have 4 after the caulking at an angle of 90 °.

Die erfindungsgemäße elektronische Stromerfassungseinrichtung aus Stromsensor und elektronischer Auswerteeinheit bietet den Vorteil, dass die elektrische Anbindung aus Stiften und Buchsen montagefreundlich ist und leicht zu automatisieren. Zudem besteht ein Toleranzausgleich durch die abgeknickte Form der Stifte nach dem Verstemmvorgang. Die Stifte weisen dadurch in alle drei Koordinatenachsen federnde Eigenschaften auf und können so Relativbewegungen der beiden Komponenten abfedern. The electronic current detection device of current sensor and electronic evaluation unit according to the invention offers the advantage that the electrical connection of pins and sockets is easy to install and easy to automate. In addition, there is a tolerance compensation by the bent shape of the pins after caulking. As a result, the pins have resilient properties in all three coordinate axes and can thus cushion relative movements of the two components.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • EP 1386338 B1 [0004] EP 1386338 B1 [0004]

Claims (7)

Elektronische Stromerfassungseinrichtung in einem Niederspannungsschaltgerät, aufweisend zwei Baugruppen mit einem Stromsensor (1), der an einer Strombahn angeordnet ist und der den Strom, der durch die Strombahn fließt, erfasst, und mit einer elektronischen Auswerteeinheit (2), welche die Signale des Stromsensors (1) empfängt, auswertet, und zu einem Ausgangssignal generiert, dadurch gekennzeichnet, dass zur Signalübertragung zwischen Stromsensor (1) und elektronischer Auswerteeinheit (2) an einer der beiden Baugruppen Stifte (3) angeordnet sind und an der anderen Baugruppe Buchsen (4).Electronic current detection device in a low-voltage switchgear, comprising two assemblies with a current sensor ( 1 ), which is arranged on a current path and which detects the current flowing through the current path, and with an electronic evaluation unit ( 2 ), which the signals of the current sensor ( 1 ) receives, evaluates, and generates an output signal, characterized in that for signal transmission between current sensor ( 1 ) and electronic evaluation unit ( 2 ) on one of the two assembly pins ( 3 ) and at the other assembly sockets ( 4 ). Stromerfassungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswerteeinheit (2) als Flachbaugruppe ausgebildet ist.Current detection device according to claim 1, characterized in that the electronic evaluation unit ( 2 ) is designed as a printed circuit board. Stromerfassungseinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Auswerteeinheit (2) die Buchsen (4) aufweist.Current detection device according to claim 2, characterized in that the electronic evaluation unit ( 2 ) the jacks ( 4 ) having. Stromerfassungseinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchsen (4) als Schneidklemmen ausgebildet sind.Current detection device according to claim 3, characterized in that the sockets ( 4 ) are designed as insulation displacement terminals. Stromerfassungseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Stromsensor (1) die Stifte (3) aufweist.Current detection device according to claim 1, characterized in that the current sensor ( 1 ) the pencils ( 3 ) having. Stromerfassungseinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Befestigen der Baugruppen im Gehäuse die Stifte (3) durch einen Biegeprozess in die Buchsen (4) einführbar sind.Current detection device according to one of the preceding claims, characterized in that after fixing the assemblies in the housing, the pins ( 3 ) by a bending process in the jacks ( 4 ) are insertable. Stromerfassungseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Stifte (3) nach dem Biegeprozess einen Winkel von 90° aufweisen.Current detection device according to claim 6, characterized in that the pins ( 3 ) have an angle of 90 ° after the bending process.
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